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杂 化 轨 道 理 论
请写出氢原子、碳原子的轨道表示式
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1s
H
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1s
2s
2p
C
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H
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C
画出其价层电子的电子云轮廓图
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甲烷结构
按照我们学习过的价键理论，甲烷的4个C－H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子。
一、杂化轨道理论
杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。
在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。
原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠
1. 概念
2. 要点
①轨道杂化后原子轨道数不变；
②杂化后的新轨道能量、形状都相同；
③只有中心原子里能量相近的原子轨道才能发生轨道杂化；
④杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤电子对，不形成π键；
⑤未参与杂化的p轨道，可用于形成π键；
一、杂化轨道理论
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109°28′
1. sp3杂化轨道 —— CH4 分子的形成
sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道杂化而得。
sp3杂化轨道的夹角为109°28′，呈空间正四面体形 (如CH4、CF4、CCl4)。
二、杂化轨道的类型
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120°
sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道杂化而得。
sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形(如BF3)
sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如乙烯分子碳碳双键的形成。
2. sp2杂化轨道 —— BF3分子的形成
二、杂化轨道的类型
B 原子基态电子排布轨道表示式
2. sp2杂化轨道 —— BF3分子的形成
二、杂化轨道的类型
3. sp杂化轨道 —— BeCl2分子的形成
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180°
sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而得。sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形(如BeCl2)。杂化后的2个sp杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠，形成2个σ键，构成直线形的BeCl2分子。
sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C≡C键的形成。
二、杂化轨道的类型
Be 原子基态电子排布轨道表示式
3. sp杂化轨道 —— BeCl2分子的形成
二、杂化轨道的类型
三、杂化轨道与分子空间构型
1. 杂化轨道用于形成 σ 键或用来容纳未参与成键的孤电子对
2. 当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道彼此远离，形成的分子为对称结构
3. 当有孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥，形成的分子的空间结构也发生变化。
杂化轨道与分子的空间结构的关系
杂化类型 sp sp2 sp3
轨道组成
轨道夹角
杂化轨道示意图
实例
分子的空间结构
1个ns和1个np
1个ns和2个np
1个ns和3个np
180°
120°
109°28′
BeCl2
BeF3
CH4
直线形
平面三角形
正四面体
三、杂化轨道与分子空间构型
应用VSEPR模型和杂化轨道理论预测和解释分子的空间结构
原子总数 分子 中心原子的孤电子对数 价层电子对数 杂化轨道的类型 分子的空间结构
3 CO2 （4-2×2）÷2=0 0+2=2 sp杂化 直线
SO2 （6-2×2）÷2=1 1+2=3 sp2杂化 V形
HCN （4-1×1-1×3）÷2=0 0+2=2 sp杂化 直线形
4 CH2O （4-2×1-1×2）÷2=0 0+3=3 sp2杂化 平面直线形
H3O+ （6-1-3×1）÷2=1 1+3=4 sp3杂化 三角锥形
5 SO42－ （6+2-4×2）÷2=0 0+4=4 sp3杂化 正四面体形
CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？
CH4、NH3、H2O中心原子上的孤电子对数依次为0个、1个、2个。
价层电子对斥力大小：孤电子对＞成键电子对；孤电子对越多，键角越小
从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法？
杂化类型不同时，键角：sp＞sp2＞ sp3
杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小
判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：
主族元素：
中心原子的杂化轨道数
= 价层电子数
= σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+ 孤电子对数
规律：
当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化。
当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化。
当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。
通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。
规律：
如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化。
如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个P轨道，形成的是sp2杂化；
如果全部是单键，则形成sp3杂化。
判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：
1.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（ ）
A.CO2与SO2 B.CH4与NH3
C.BeCl2与BF3 D.C2H2与C2H4
B
2.下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是（ ）
A.CH≡CH B.CO2 C.BeCl2 D.BF3
C
3.下列有关甲醛(HCHO)分子的说法正确的是（ ）
①C原子采取sp杂化
②甲醛分子为三角锥形结构
③C原子采取sp2杂化
④甲醛分子为平面三角形结构
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
C
4.已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是（ ）
A. X原子一定是sp2杂化
B. X原子一定为sp3杂化
C. X原子上一定存在孤电子对
D. VSEPR模型一定是平面三角形
C
5.在BrCH==CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是（ ）
A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-p
C
6.乙烯分子中含有4个C—H和1个C==C，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是（ ）
①每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道
②每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道
③每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道
④每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道
A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
B

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